MEMOIRE D’HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES Spécialité : Sciences de la Terre, de l’Univers et de l’Environnement Présentée par

Thomas CONDOM Préparé au sein du Laboratoire d’étude des Transferts en Hydrologie et Environnement (LTHE), équipe CYME (Cryosphère, Hydrologie de Montagne) dans l'École Doctorale Terre, Univers, Environnement (TU E)

Fonctionnement hydrologique de bassins versants englacés dans les Andes tropicales et les Alpes en lien avec le climat : de l’étude des processus à la modélisation Thèse soutenue publiquement le «1er avril 2016» , devant le jury composé de :

M, Vazken, ANDREASSIAN Ingénieur en chef des ponts, eaux et forêts, IRSTEA, Rapporteur Mme, Sandrine ANQUETIN Directrice de Recherche CNRS, LTHE, Examinatrice M, Etienne BERTHIER Chargé de Recherche CNRS, LEGOS, Examinateur Mme, Agnès, DUCHARNE Directrice de recherche CNRS, UMR METIS, Rapporteur M, Thierry LEBEL Directeur de Recherche IRD, LTHE, Examinateur M, Mathias, VUILLE Associate Professor, University at Albany, State University of New York (SUNY), Rapporteur

Résumé

Les zones de montagne sont cruciales dans le cycle hydrologique. Les composantes nivale et glaciaire sont directement liées à la variabilité climatique de l’échelle horaire à l’échelle pluri-décennale. Dans les bassins versants englacés, la question de la quantification des différentes composantes de l’écoulement (superficiel, souterrain, fusion de neige ou de glace) reste posée. Le retrait généralisé des glaciers dans les Alpes et les Andes tropicales internes et externes sont des zones privilégiées pour comprendre la relation entre climat, glacier et ressource en eau. En effet, la variabilité climatique, qui engendre des modifications dans les écoulements, est différente selon les zones tempérées, tropicales ou sub-tropicales. Pour documenter le fonctionnement hydrologique des bassins englacés, nous proposons dans ce mémoire différentes approches qui vont des mesures in-situ aux modèles hydro-glaciologiques. Une analyse est menée sur les champs de précipitation adaptés pour mieux quantifier les flux et les stockages d’eau au sein des bassins versants de montagne. Nous montrons que l’amélioration de la compréhension de la variabilité spatio-temporelle des précipitations passe par le croisement de différents types de données (in-situ, satellites, modèles atmophériques). De plus des pistes de recherches sont proposées pour améliorer l’évaluation de la limite pluie/neige conditionnant les bilans de masse glaciaire et les bilans hydrologiques. L’ensemble des travaux est mené au travers de collaborations nationale et internationale aussi bien avec des étudiants qu’avec de nombreux chercheurs.

Abstract

Mountain areas are crucial in the hydrologic cycle. Snow and ice components are directly linked to climate variability at time scales ranging from hourly to multi-decadal. In glacierized watersheds, the question of the quantification of various waterflow components (surface, underground, ice melt and snow melt) still remains. The current retreat of the glaciers in the Alps and in the tropical and sub-tropical Andes is pertinent for understanding the relationship between Climate, Glacier, and Water resources. Indeed, climate variability, which leads to changes in flows, differs between temperate, tropical, and sub-tropical zones. To document the hydrological functioning of glacierized catchments, we propose different approaches based on in-situ measurements and hydro-glaciological models. An analysis is conducted on gridded precipitation data adapted to quantify the flows and water storage in the mountainous watersheds. We demonstrate an improved understanding of the spatial and temporal variability of precipitation by merging different precipitation datasets (in-situ, satellite, atmospheric models). Additionally, research avenues are proposed to improve the Rain / Snow limits conditioning the glacier mass balance and the hydrological balance. All of the presented work is conducted with national and international collaborations with students as well as with numerous researchers.